CN114300640B

CN114300640B - 掩模制造方法及掩模

Info

Publication number: CN114300640B
Application number: CN202111149571.8A
Authority: CN
Inventors: 李永浩
Original assignee: Xiaoshan Co
Current assignee: Wulaomao Materials Co ltd
Priority date: 2020-10-07
Filing date: 2021-09-29
Publication date: 2024-03-26
Anticipated expiration: 2041-09-29
Also published as: CN114300640A; KR102435235B1; KR20220046362A

Abstract

本发明涉及掩模制造方法及掩模。根据本发明的掩模制造方法，所述掩模包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架且用于形成OLED像素，该方法包括以下步骤：(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有形成有多个开口图案的掩模片材；(b)将掩模片材的一面对应至副框架上，所述副框架上形成有中空且面积至少大于掩模片材；(c)将掩模片材粘合到副框架上；(d)将副框架对应至包括至少一个掩蔽区的主框架的一个掩蔽区上；(e)将副框架附着到主框架上。

Description

掩模制造方法及掩模

技术领域

本发明涉及掩模制造方法及掩模。更具体地，涉及一种能够支撑大面积的掩模片材且能够准确地对准大面积的掩模片材的开口图案的掩模制造方法及掩模。

背景技术

作为OLED制造工艺中形成像素的技术，主要使用FMM(Fine Metal Mask，精细金属掩模)方法，该方法将薄膜形式的金属掩模(Shadow Mask，阴影掩模)紧贴到基板上且在所需位置上沉积有机物。

现有的OLED制造工序中，在制造条型掩模之后将条型掩模焊接固定在OLED像素沉积框架上并使用，然而固定的过程中存在不易进行条型掩模对准的问题。

此外，随着OLED呈大面积且高分辨率化，要求条型掩模的厚度逐渐变薄且面积逐渐变大。然而，在框架上焊接固定条型掩模的过程中存在厚度薄且面积大的条型掩模因荷重下垂的问题。为了防止条型掩模下垂，虽然提出了在各部分上进行拉伸并焊接在框架的方法，但是为了使大面积的条型掩模的各部分不发生扭曲或者褶皱而需要细微地进行拉伸，这是十分不容易。

此外，在高画质的OLED中，现有QHD画质为500-600PPI(pixel per inch，每英寸像素)，像素的尺寸达到约30-50μm，而4K UHD、8K UHD高画质具有比其更高的～860PPI、～1600PPI等的分辨率。如此，考虑超高画质的OLED的像素尺寸，需要将各单元之间的对准误差缩减为数μm左右，超出这一误差将导致产品不良，进而收率可能极低。

因此，急需开发一种既能在大面积的像素工艺中使用又能执行高画质的像素工艺的掩模对准技术、掩模片材固定至框架上的技术等。

发明内容

发明所要解决的问题

因此，为了解决如上所述的现有技术的诸多问题，本发明的目的在于，提供一种通过在制造大面积的OLED时仍能够不发生变形且稳定地支撑掩模片材从而轻易地实现对准的掩模制造方法及掩模。

此外，本发明的目的在于，提供一种在大面积OLED制造工序中能够执行高画质的像素工艺的掩模制造方法及掩模。

解决问题的技术方案

本发明的上述目的通过掩模制造方法实现，所述掩模包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架且用于形成OLED像素，该方法包括以下步骤：(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有形成有多个开口图案的掩模片材；(b)将掩模片材的一面对应至副框架上，所述副框架上形成有中空且面积至少大于掩模片材；(c)将掩模片材粘合到副框架上；(d)将副框架对应至包括至少一个掩蔽区的主框架的一个掩蔽区上；(e)将副框架附着到主框架上。

在步骤(a)中，掩模片材可包括单元部及虚设部，在支撑板中对应虚设部的区域上形成有能量通过孔。

在步骤(b)中，通过移动粘合有掩模片材的支撑板，可将与粘合到支撑板的掩模片材一面相对的另一面对应至副框架上。

在步骤(c)与步骤(d)之间，或者在步骤(e)之后，可将支撑板从掩模片材剥离。

在步骤(a)中，掩模片材能够以夹设临时粘合部的方式粘合在支撑板上，能够通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少任意一个将支撑板从掩模片材剥离。

在步骤(d)与步骤(e)之间，可向副框架的侧面外侧方向施加拉伸力，且向主框架的侧面内侧方向施加拉伸力。

在步骤(c)中掩模片材附着在副框架上以及在步骤(e)中副框架附着在主框架上是通过激光焊接实现的。

掩模片材整体可为四边形状，掩模片材的对角顶点间的长度至少大于10英寸，厚度为50μm至100μm。

副框架的厚度可以为100μm至200μm，主框架的厚度可以大于副框架的厚度。

此外，本发明的上述目的将通过掩模实现，用于形成OLED像素，该掩模包括：主框架，其包括至少一个掩蔽区；副框架，其附着在主框架上的一个掩蔽区上；以及掩模片材，其附着在副框架上且形成有多个开口图案；掩模片材整体为四边形状，掩模片材的对角顶点间的长度至少大于10英寸。

发明效果

根据具有如上所述结构的本发明，即使是在制造大面积的OLED时也能够不发生变形且稳定地支撑掩模片材，从而具有易于对准的效果。

此外，根据本发明，具有在大面积OLED制造工序中能够执行高画质的像素工艺的效果。

附图说明

图1是现有的OLED像素沉积用掩模片材的示意图。

图2至图7是根据本发明一实施例的OLED像素形成用掩模的制造过程的示意图。

图8是根据本发明一实施例的利用OLED像素形成用掩模的OLED像素沉积装置的示意图。

【附图标记的说明】

10：掩模

50：支撑板

51：能量通过孔

100：掩模片材

200：副框架

300：主框架

CG：单元部

DG：虚设部

P：开口图案

W1、W2：焊接点

具体实施方式

后述本发明的详细说明将参照附图，该附图将能够实施本发明的特定实施例作为示例示出。充分详细地说明这些实施例，以使本领域技术人员能够实施本发明。本发明的各种实施例虽然彼此不同，但是不必相互排斥。例如，在此记载的特定形状、结构及特性与一实施例有关，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，能够实现为其他实施例。另外，在不脱离本发明的精神及范围的情况下，各公开的实施例中的个别构成要素的位置或配置可进行变更。因此，后述的详细说明不应被视为具有限制意义，本发明的范围仅由所附的权利要求书及与其等同的所有范围限定。图中相似的附图标记从多方面表示相同或相似的功能，为了方便起见，长度、面积、厚度及其形状可以夸大表示。

下面，将参照附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便本领域技术人员能够容易实施本发明。

图1是现有的OLED像素沉积用掩模片材1的示意图。

参照图1，现有的掩模片材1可制成条型(Stick-Type)或者板型(Plate-Type)。图1的(a)中图示的掩模片材1作为条型掩模，将条型体的两侧焊接固定在OLED像素沉积框架上并使用。图1的(b)中图示的掩模片材1作为板型(Plate-Type)掩模，可在大面积的像素形成工艺中使用。

掩模片材1的主体(或者掩模膜2)具有多个显示器单元C。一个单元C将对应一个智能手机等的显示器。单元C形成有开口图案P以对应显示器的各像素。如果放大单元C，则呈现出对应R、G、B的多个开口图案P。作为一示例，单元C形成有开口图案P以具有70X140的分辨率。即，众多的像素图案P形成集群，并形成一个单元C，掩模片材1上可形成有多个单元C。

现有的掩模片材1为了在如智能手机等具有较小面积的显示器的像素沉积工艺中使用，将必然包括多个单元C。如果拉伸掩模片材1的两侧并以小面积的单元C为单位进行对准，则可执行像素工艺。

相反地，在大面积化的OLED显示器的像素沉积工艺中很难使用所述掩模片材1。这不仅会增大掩模片材的尺寸，而且会增大单元的尺寸，因此一个掩模片材中也只能包括少数的单元如1个或者2～3个左右。

厚度薄且面积大的掩模片材由于荷重会导致中央部分下垂。为此，可通过拉伸各部分尝试使掩模片材绷紧，但是在大面积的掩模片材而非小尺寸掩模片材中通过调节各部分的拉伸力并将其附着到框架上是一件十分困难的工艺，而且对大面积的掩模片材的各部分的拉伸装置进行连接也是一件十分困难的工艺。

因此，本发明的特征在于，将掩模片材100附着到副框架200，并利用副框架200将掩模片材100间接地附着到主框架300上。通过拉伸副框架200可将大面积的掩模片材100控制成绷紧状，主框架300向副框架200也施加反方向的拉伸力，从而可将大面积的掩模片材100控制成更绷紧状。

为此，根据本发明一实施例的掩模10制造方法，该掩模包括至少一个掩模片材100及附着有掩模片材100的框架200、300且用于形成OLED像素，所述方法包括以下步骤：(a)准备支撑板50，所述支撑板50粘合有形成有多个开口图案P的掩模片材100；(b)将掩模片材100的一面对应至副框架200上，所述副框架200上形成有中空210且面积至少大于掩模片材100；(c)将掩模片材100粘合到副框架200上；(d)将副框架200对应至包括至少一个掩蔽区310、320的主框架300的一个掩蔽区310上；(e)将副框架200附着到主框架300上。

图2至图7是根据本发明一实施例的OLED像素形成用掩模的制造过程的示意图。各附图的(a)是示意性俯视图，(b)是示意性截面侧视图。

首先，参照图2，可准备支撑板50，所述支撑板50上粘合有形成有多个开口图案P的掩模片材100。

参照图2的(a1)，掩模片材100可包括单元部CG及虚设部DG。单元部CG作为形成有多个开口图案P的部分，可起到掩蔽有机物源600并使有机物源600通过的掩模固有的作用。掩模片材100可以采用热膨胀系数约为1.0X10^-6/℃的因瓦金属(invar)、热膨胀系数约为1.0X10^-7/℃的超因瓦金属(super invar)材料。该材料的掩模片材100由于热膨胀系数极低，基于热能的掩模图案变形的可能性低，因此在制造高分辨率的OLED的过程中可作为掩模使用。此外，考虑到最近正在开发在温度变化值不大的范围内进行像素沉积工艺的技术，掩模片材100还可以采用略大于上述热膨胀系数的镍(Ni)、镍-钴(Ni-Co)等材料。

可利用轧制工艺、电铸等生成的金属片材制造掩模片材100，掩模片材100中可具有少量的单元部CG如1个或者2～3。单元部CG可理解为是构成一个显示器的单位。虚设部DG可对应除单元部CG以外的部分。掩模片材100可为四边形状。四边形边缘的一部分中即使包括略微突出、凹陷的形态、倒角形态等，但只要在整体上呈现四边形状即可。

特别是，本发明的掩模片材100其特征在于，掩模片材100的对角顶点间的长度至少大于10英寸。或者，在形成有开口图案P的掩模片材100的单元部CG为四边形状区域，其特征在于单元部CG的对角顶点间的长度DS至少大于10英寸。本发明的目的在于，掩模10(参照图7和图8)相比于如智能手机显示器的小型OLED像素工艺，更倾向于在笔记本电脑、TV等大面积OLED像素工艺中使用。最近，笔记本电脑、TV等大面积的OLED也要求QHD、4KUHD、8KUHD以上的高画质，因此需要用于制造这种大面积OLED的掩模10。只是，相比于智能手机，AR/VR用显示器并不需要超高画质，因此所使用的掩模片材100的厚度T1可大于超高画质中使用的约5～40μm的掩模片材厚度。根据一□施例，掩模片材100的厚度T1可以是50μm至100μm。

参照图2的(a2)，可提供支撑板50[或者背板(backplate)]。支撑板50是一种介质，其能够以粘合有掩模片材100的状态进行移动并对应至副框架200。支撑板50的一面可以是平板状且其面积大于或等于掩模片材100，以整体上支撑绷紧的掩模片材100并使其移动。为了具有大面积平板状，支撑板50可使用玻璃(glass)、石英(quartz)等材料。为了能够具有支撑掩模片材100的刚性，可具有0.5mm以上的厚度，但是只要在能够实现支撑掩模片材100的目的的范围内，则不对其进行限制。

在支撑板50上对应掩模片材100虚设部DG的区域中的至少一部分上可形成有能量通过孔51。多个能量通过孔51以约1mm以上的间隔形成。能量通过孔51作为可供从支撑板50的上部照射的激光L通过的孔，可使激光L到达掩模片材100及副框架200的界面，并形成焊接点W1(参照图3)。考虑到掩模片材100是大面积，能量通过孔51优选在支撑板50的四个边缘上形成。

能量通过孔51的位置及数量并非一定要与焊接点W1的形成位置及数量对应，通过对能量通过孔51中一部分照射激光L来进行焊接，一部分也可以在对准掩模片材100与支撑板50时作为对准标识来使用。

另外，支撑板50的一面或者掩模片材100的一面上形成有临时粘合部(未图示)，从而能够以夹设临时粘合部的方式粘合掩模片材100与支撑板50。临时粘合部可使用基于加热可剥离的粘合剂或者粘合片材、基于UV照射的可剥离粘合剂或者粘合片材。作为一示例，临时粘合部可使用液蜡(liquid wax)。临时粘合部作为液蜡，在预定的高温中粘性降低，在低于所述温度中粘性增加，一部分可凝固如固体，从而可将掩模片材100与支撑板50固定。此外，支撑板50与掩模片材100可通过夹设光刻胶等具有预定粘合力的物质，或者也可利用静电力、磁力等进行粘合。

另外，可将形成有开口图案P的掩模片材100粘合到支撑板50上，也可以将没有开口图案P的掩模片材100粘合到支撑板50上之后，执行形成开口图案P的工艺如蚀刻工艺。

然后，参照图3，可将掩模片材100的一面(下部面)对应到副框架200上。由于掩模片材100是粘合在支撑板50上，因此可利用真空吸盘(未图示)等吸附支撑板50中粘合有掩模片材100的一面的反面并进行移送。真空吸盘可连接在朝x、y、z、θ轴移动的移动手段(未图示)上。掩模片材100以粘合在支撑板50的形态移送到副框架200上，因此移送过程中掩模片材100的粘合状态、对准状态、展开状态等将不会受到影响。通过移动支撑板50，可使与粘合在支撑板50上的掩模片材100一面(图3的上部面)相对的另一面(图3的下部面)对应到副框架200上。

副框架200的中间可形成有作为空白区域的中空210，副框架200可由与掩模片材100相同的材料构成。只是，副框架200需要通过附着在掩模片材100的边缘/虚设部DG起到改善掩模片材100刚性的同时向整个掩模片材100传递拉伸力的作用，因此其厚度优选大于掩模片材100的厚度且小于主框架300的厚度。例如，副框架200的厚度T2可约为100μm至200μm。而且，副框架200的尺寸优选大于掩模片材100。

通过将支撑板50装载到副框架200上，从而可使掩模片材100对应到副框架200，并且支撑板50对掩模片材100进行挤压，因此可使掩模片材100与副框架200相互紧密地接触。

接着，向掩模片材100照射激光L1，并基于激光焊接可将掩模片材100附着在副框架200。激光L1穿过支撑板50的能量通过孔51，从而可在掩模片材100与副框架200之间形成焊接点W1。焊接点W1可采用与掩模片材100/副框架200相同的材料并连成一体。

然后，参照图4，可将支撑板50从掩模片材100剥离。掩模片材100与支撑板50的剥离可通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少任意一个来执行。作为一示例，通过施加高温的热量使临时粘合部的粘性下降，如果粘合力被弱化，则可剥离掩模片材100与支撑板50。作为另一示例，可通过进行化学处理，或者施加超声波、施加UV来弱化掩模片材100与支撑板50间的粘合力，从而将掩模片材100与支撑板50剥离。

另外，图4的步骤中也可以不对掩模片材100与支撑板50进行剥离，而是在图6的将副框架200对应/附着到主框架300上的步骤之后，将支撑板50从掩模片材100剥离。此时，支撑板50与掩模片材100粘合在一起，掩模片材100可控制附着在副框架200上的连接体。通过移动支撑板50可将副框架200对应到主框架300上。此外，也可以将主框架300与副框架200焊接附着之后，利用所述剥离方法从掩模片材100剥离支撑板50。

然后，参照图5，可将副框架200的一面(下部面)对应到主框架300上。由于掩模片材100附着在副框架200上，因此在移送副框架200的过程中掩模片材100的粘合状态、对准状态，展开状态等将不会受到影响。通过移动副框架200，可将与附着在掩模片材100的副框架200一面(图5中的上部面)相对的另一面(图5中的下部面)对应到主框架300上。

主框架300可形成有至少一个具有中空区域的掩蔽区310、320，可由与掩模片材100/副框架200相同的材料构成。副框架200的中空210和主框架300的掩蔽区310、320可作为OLED像素沉积工艺中在有机物源600(参照图8)穿过掩模片材100之前所经过的区域而使用。主框架300相比于副框架200应具有更高的刚性，从而不仅可在上下方向支撑副框架200，而且可承受侧面方向的拉伸力。因此，主框架300相比于副框架200优选具有更厚的厚度T3。

将副框架200附着在主框架300之前，可对副框架200施加朝侧面外侧方向的拉伸力F1。如果朝副框架200的侧面外侧方向施加拉伸力F1，则附着在副框架200上的掩模片材100也将受到朝侧面外侧方向施加的拉伸力而会变得更加紧绷，从而即使是大面积的掩模片材100也能消除因荷重产生的下垂。此外，基于虚设部DG中以预定间隔形成的焊接点W1，掩模片材100为边缘整体附着在副框架200上的状态。由此，针对副框架200的整个边缘，即使不施加朝侧面外侧方向的拉伸力F1，也能够向掩模片材100的整个边缘传递均匀的拉伸力。换而言之，即使对副框架200边缘的一部分点施加拉伸力F1，掩模片材100也不会只向施加有拉伸力F1的一部分点作用拉伸力，而是能够在该点周边沿着掩模片材100的边缘均匀地分散拉伸力。最终，能够以副框架200为介质实现将拉伸力均匀且细微地分散到大面积的掩模片材100的边缘。

进一步而言，可朝主框架300的侧面内侧方向施加拉伸力F2。由于主框架300的刚性相比于副框架200更大，因此如果在对主框架300施加预定拉伸力F2的状态下，附着主框架300与副框架200，则附着后施加在主框架300的拉伸力F2将反向作用于侧面外侧方向。因此，可进一步朝侧面外侧方向拉伸副框架200，该拉伸力将传递到大面积的掩模片材100，从而使掩模片材100维持更加绷紧的状态。

然后，参照图6，可将副框架200附着到主框架300上。通过在副框架200上照射激光L2并基于激光焊接形成焊接点W2，可将副框架200附着到主框架300上。或者，也可是激光L2由主框架300的下部聚焦并照射在副框架200与主框架300的界面以形成焊接点W2，从而进行附着。

副框架200与主框架300附着后，由于施加在主框架300的拉伸力F2朝侧面外侧方向施加反向拉伸力，因此进一步朝侧面外侧方向拉伸副框架200，进而使大面积的掩模片材100可维持更加绷紧的状态。

然后，参照图7，可对主框架300的掩蔽区310、320反复进行副框架200的附着工艺。当然，如果主框架300只具有一个掩蔽区310，则在图6步骤便可结束工艺。由此，可结束包括大面积的掩模片材100的掩模10的制造。

图8是根据本发明一实施例的利用框架一体型掩模100、200的OLED像素沉积装置1000的示意图。

参照图8，OLED像素沉积装置1000可包括容纳有磁铁410且布置有冷却水管道450的磁铁板400及自磁铁板400的下部提供有机物源600的沉积源供给部500。

在磁铁板400与沉积源供给部500之间可夹设有用于沉积有机物源600的目标基板900，如玻璃等。目标基板900上可紧贴或者十分靠近地布置有掩模10，以使有机物源600按照不同像素沉积。磁铁410产生磁场，掩模10(或者掩模片材100)可基于磁场紧贴在目标基板900上。

沉积源供给部500可往返于左右路径地提供有机物源600，沉积源供给部500提供的有机物源600可穿过形成于掩模10(或者掩模片材100)上的图案P并沉积在目标基板900的一侧。穿过掩模10(或者掩模片材100)的图案P沉积的有机物源600可作为OLED的像素700使用。

为了防止因阴影效果(Shadow Effect)导致像素700沉积不均匀，开口图案P可倾斜地形成S(或者形成锥形S)。沿着倾斜面并沿着对角线方向穿过图案的有机物源600也能够有助于像素700的形成，因此整体上能够厚度均匀地沉积像素700。

如上所述，本发明列举了优选实施例进行图示和说明，但是本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明的精神的范围内，本领域技术人员能够进行各种变形和变更。这种变形及变更均落在本发明和所附的权利要求书的范围内。

Claims

1.一种掩模制造方法，所述掩模用于形成OLED像素，包括至少一个掩模片材及附着有掩模片材的框架，该方法包括以下步骤：

(a)准备支撑板，所述支撑板粘合有包括单元部及虚设部且形成有多个开口图案的掩模片材；

(b)将掩模片材的一面对应至副框架上，所述副框架上形成有中空且面积至少大于掩模片材；

(c)将掩模片材粘合到副框架的一面上；

(d)将副框架的与附着有掩模片材的一面相对的另一面对应至包括至少一个掩蔽区的主框架的一个掩蔽区上；

(e)将副框架附着到主框架上，

副框架的厚度比掩膜片材的厚度厚，

在步骤(c)中，通过虚设部中以预定间隔形成的焊接点，使掩膜片材边缘附着在副框架上，

在步骤(d)和步骤(e)之间，向副框架施加朝向侧面外侧方向的拉伸力，并向主框架施加朝向侧面内侧方向的拉伸力，当向副框架边缘的一部分点施加拉伸力时，拉伸力沿着一部分点周边的焊接点分散并传递至掩模片材。

2.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(a)中，在支撑板中对应掩模片材的虚设部的区域上形成有能量通过孔。

3.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(b)中，通过移动粘合有掩模片材的支撑板，将与支撑板粘合的掩模片材的一面相对的另一面对应至副框架上。

4.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(c)与步骤(d)之间，或者在步骤(e)之后，将支撑板从掩模片材剥离。

5.如权利要求4所述的掩模制造方法，其中，在步骤(a)中，掩模片材以夹设临时粘合部的方式粘合在支撑板上，通过对临时粘合部进行加热、化学处理、施加超声波、施加UV中至少任意一个将支撑板从掩模片材剥离。

6.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，在步骤(c)中将掩模片材附着到副框架上以及在步骤(e)中将副框架附着到主框架上时，采用激光焊接。

7.如权利要求1所述的掩模制造方法，其中，掩模片材整体为四边形状，掩模片材的对角顶点间的长度至少大于10英寸，厚度为50μm至100μm。

8.如权利要求7所述的掩模制造方法，其中，副框架的厚度为100μm至200μm，主框架的厚度大于副框架的厚度。

9.一种掩模，用于形成OLED像素，其包括：

主框架，其包括至少一个掩蔽区；

副框架，其附着在主框架上的一个掩蔽区上；以及

掩模片材，其附着在副框架的一面上且包括单元部及虚设部并形成有多个开口图案，

副框架的厚度比掩膜片材的厚度厚，通过虚设部中以预定间隔形成的焊接点使掩膜片材边缘附着在副框架上，并且，副框架的与附着有掩模片材的一面相对的另一面附着在主框架上，

当将附着有掩模片材的副框架附着在主框架上时，向副框架施加朝向侧面外侧方向的拉伸力，向主框架施加朝向侧面内侧方向的拉伸力，当向副框架边缘的一部分点施加拉伸力时，拉伸力沿着一部分点周边的焊接点分散并传递至掩模片材，

掩模片材整体为四边形状，掩模片材的对角顶点间的长度至少大于10英寸。